【正文】 算 16 設計主要依據(jù) 16 PKPM 電算信息 16 剛架內(nèi)力組合表 17第五章 內(nèi)力包絡圖 18第六章 截面計算 21 截面選擇 21 截面信息 21 截面驗算 23 梁、柱構(gòu)件的寬厚比 23 梁、柱構(gòu)件的腹板屈曲后的強度利用 24 強度驗算 25 穩(wěn)定驗算 26第七章 連接節(jié)點計 29 梁柱節(jié)點設計 29（1）節(jié)點連接方式 30（2）節(jié)點內(nèi)力 30（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗算 30（4）端板厚度計算 31（5）梁柱相交的節(jié)點域剪力驗算 31 斜梁與斜梁的拼接節(jié)點設計 32（1）節(jié)點連接方式 32V / 79（2）節(jié)點內(nèi)力 32（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗算 33（4）端板厚度計算 33 屋脊梁梁拼接節(jié)點設計 33（1）節(jié)點連接方式 34（2）節(jié)點內(nèi)力 34（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗算 34（4）端板厚度計算 34 鋼柱柱腳設計 35（1）節(jié)點連接方式 36（2）柱腳節(jié)點內(nèi)力 36（3）柱腳地板的尺寸確定 36（4）柱腳水平抗剪計算 36第八章 檁條設計與計算 37第九章 隅撐設計與計算 40第十章 支撐設計與計算 41 水平支撐 41 柱間支撐 42第十一章 PKPM 撓度驗算 43第十二章 PKPM 建模輸出的計算結(jié)果附件 45結(jié)論 691 / 79引言隨著社會的發(fā)展，生產(chǎn)力水平的提高，我國鋼產(chǎn)量的不斷提高、品種不斷豐富。通過畢業(yè)設計教學工作，使學生能夠綜合運用所學過的基本理論、專業(yè)基礎知識，對一般土木工程進行建筑、結(jié)構(gòu)、設備設計，培養(yǎng)學生解決一般實際工程設計問題、培養(yǎng)學生綜合運用、鞏固擴展所學的基礎理論和專業(yè)知識，培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想和經(jīng)濟觀點，理論聯(lián)系實際的工作作風、嚴肅認真的科學態(tài)度。設計原始資料1）工程地質(zhì)勘探資料擬建場區(qū)地形起伏較小，最大高差 2m，地下水主要為第四系松散堆積物中的耕土、粘土、中粗砂中的上層滯水和泥巖中的基巖裂隙水。2）氣候條件廈門屬于亞熱帶海洋性氣候，四季溫和且多雨。四、建筑設計要求和內(nèi)容建筑設計的要求平面設計要求：根據(jù)工藝要求確定車間平面及柱網(wǎng)尺寸；選擇柱形式，初步確定柱截面；確定橫向、縱向定位軸線的位置；門、窗位置，尺寸及選用；圍護結(jié)構(gòu)的設計；標注剖面圖的剖切位置，必要的詳圖，索引標注三道尺寸（外部）及必要的標高尺寸等；剖面設計要求：廠房的高度的確定：門架檐口標高；側(cè)窗窗臺標高； 立面設計要求：門窗條及內(nèi)外墻面的設計；屋頂平面設計要求；屋面排水方案的確定。 編寫結(jié)構(gòu)設計說明書1）結(jié)構(gòu)方案選擇，包括結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置和材料選用等。5 / 79 計算部分要求完成廠房剛架（橫向及縱向）內(nèi)力分析及一榀剛架的完整設計，其具體內(nèi)容為：內(nèi)力分析及截面設計檁條、墻架及柱間支撐的設計采用 PKPM 中的 STS 程序計算剛架內(nèi)力 計算書要求：書寫工整、計算準確、必要的示意圖不得徒手畫、應有大概的比例畢業(yè)設計提交成果（1）提交建筑、結(jié)構(gòu)計算書 1 份（2）提交建筑、結(jié)構(gòu)設計說明書和施工圖六、設計方法與步驟分析研究設計任務書，明確目的、要求及條件。七、畢業(yè)設計進度安排（共 13 周）建筑設計（3 周）1）方案比較、分析、確定（1 周）2）繪制建筑施工圖（２周半）3）編寫建筑設計說明書 （半周）結(jié)構(gòu)設計（9 周）1）結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置（1 周）2）主要剛架的荷載計算、內(nèi)力分析、截面設計（２周半）3）檁條、墻板的計算（1 周）6 / 794）繪制結(jié)構(gòu)施工圖（2 周半）5）整理計算書、打印、裝訂、答辯準備（1 周）準備答辯（1 周）注：根據(jù)進展情況，酌情安排具體時間。該廠房位于福建省廈門市內(nèi)郊區(qū)，場地類別為 B 類，主要用于工業(yè)生產(chǎn)的需要，從經(jīng)濟上帶動郊區(qū)的發(fā)展。 基本風壓： KN/m 2。9 / 79第二章 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置 結(jié)構(gòu)選型該輕型門式剛架廠房的結(jié)構(gòu)形式采取的是雙坡單跨門式剛架。（以上均是根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》 門式剛架輕型房屋的屋面坡度宜取 1/8~1/20,在雨水較多的地區(qū)宜取其中的較大值。當有橋式吊車時，不宜大于 12m。生產(chǎn)車間的樓梯活荷載，可按實際情況采用，但不宜小于 KN/m2。（1）恒載+屋面活載（全跨）+積灰荷載 S1= 恒載+（屋面活載+積灰） ，如圖 1（2）恒載+屋面活載（半跨）+積灰荷載S1= 恒載+（屋面活載+積灰） ，如圖 214 / 79（3）恒載+風荷載S2= 恒載+ 風載（風載對結(jié)構(gòu)有利時） ，S3= 恒載+ 風載（風載對結(jié)構(gòu)不利時） ，如圖 3 （4）恒載+風荷載+積灰荷載+屋面活載（全跨）S4= 恒載+*（屋面活載+積灰+風載） ，如圖 4 15 / 79（5）恒載+風荷載+積灰荷載+屋面活載（半跨）S4= 恒載+*（屋面活載+積灰+風載） ，如圖 5根據(jù)以上荷載組合的計算結(jié)果，取較不利組合（恒+活+風） ?！堕T式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》(CECS 102:2022)。19 / 7920 / 7921 / 7922 / 79第六章 截面計算 截面選擇根據(jù)彎矩包絡圖，剪力包絡圖，軸力包絡圖可初步選定截面。柱子大頭的有關截面信息為：= ， =170777 ， = ， =，3cm= ， = ，A= 。xicmyic2cm梁 2 大頭的有關截面信息為：= ， = ， = ， =，3c= ， = ，A= 。 梁、柱構(gòu)件的腹板屈曲后的強度利用（根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)第二版》中的 ）（1）柱：腹板的高度變化= ，因此可按750/???（ ）以下計算： 柱的腹板平均高度： ，????35293wh??? 按不設橫向加勁肋來計算： .4k?? 則， ,故此時3725yhtkf????= =180 ，39。?K（滿足要求）（3）梁 2： 梁 2 的腹板平均高度： ，(75028)()62whm???? 按不設橫向加勁肋來計算： .34kt= 則， ,且小于 ，?????=[（ ）] = ，39。 穩(wěn)定驗算 柱：A．變截面柱的平面柱的平面內(nèi)整體穩(wěn)定計算：柱的平面內(nèi)計算長度，首先要確定 ，而確定 必須先確定柱頂水平rur荷載作用下的側(cè)移剛度 K，可采用一階分析法計算程序得出。????因此， ??22139。 39。（1：5）時，因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計算其強度和剛架平面外的穩(wěn)定，不計算平面內(nèi)的穩(wěn)定。 梁柱節(jié)點設計采用以下圖的連接方式計算。 （滿足抗拉要求）1maxbtN?柱截面的平均高度為 ，75062ohm??， （滿足要求）??（按規(guī)范 GBJ1788 規(guī)定，當 時，對無局部壓應力（ ）025yowfht 0c??處可不配置加勁肋）故此節(jié)點不需要設加勁肋，由于中間螺栓屬于無肋類，致使端板厚度過大，為了滿足端板厚度的要求，同樣為了減少力偶作用下的局部變形，故設三道加勁肋。33 / 79 斜梁與斜梁的拼接節(jié)點設計采用以下圖的連接方式計算。25tm? 屋脊梁梁拼接節(jié)點設計 35 / 79（1）節(jié)點連接方式：節(jié)點采用 M24（ 級）高強度摩擦型高強螺栓連接，構(gòu)件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù) u=，每個高強度螺栓的預拉力 P=225KN（查《鋼結(jié)構(gòu)設計手冊》 ，表 412） 。（2）柱腳節(jié)點內(nèi)力：M=0 ，N=332KN，Q=。（4）柱腳水平抗剪計算：柱腳錨栓不宜用承受柱腳底部的水平剪力。根據(jù) PKPM 計算檁條，輸出結(jié)構(gòu)如下 ===== 設計依據(jù) ======建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 500092022)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)范(GB 500182022)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)程(CECS102:2022)===== 設計數(shù)據(jù) ======屋面坡度(度): 檁條跨度 (m): 檁條間距 (m): 設計規(guī)范: 門式剛架規(guī)程 CECS102:2022風吸力下翼緣受壓穩(wěn)定驗算：按附錄 E 驗算檁條形式: 卷邊槽形冷彎型鋼 鋼材鋼號：Q345 鋼拉條設置: 設置兩道拉條39 / 79拉條作用: 能約束檁條上翼緣凈截面系數(shù): 檁條僅支承壓型鋼板屋面(承受活荷載或雪荷載),撓度限值為 1/150屋面板為兩跨或兩跨以上面板屋面板能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)構(gòu)造不能保證風吸力作用下翼緣受壓的穩(wěn)定性每米寬度屋面板的慣性矩(m4): 建筑類型: 封閉式建筑分區(qū): 中間區(qū)基本風壓: 風荷載高度變化系數(shù): 風荷載體型系數(shù): 風荷載標準值 (kN/m2): 屋面自重標準值(kN/m2): 活 荷載標準值(kN/m2): 雪 荷載標準值(kN/m2): 積灰荷載標準值(kN/m2): 檢修荷載標準值 (kN): ===== 截面及材料特性 ======檁條形式: 卷邊槽形冷彎型鋼 b = h = c = t = A = Ix = Iy = It = Iw = Wx1 = Wx2 = Wy1 = Wy2 = 鋼材鋼號：Q345 鋼屈服強度 fy= 強度設計值 f= 考慮冷彎效應強度 f39。F，截面尺寸選用 L70X5，計算長度， m???截面特性為： ， ，28A=?則： ，屬于 B 類截面，查表可得 ，? ??那么, 。????選用 L125X12， ， ， 38..xi???43 / 79。????選用 2L125X12，連接板厚 10mm， ，.? （滿足要求）??2780A?下圖：44 / 79第十一章 PKPM 撓度驗算撓跨比限值：根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》根據(jù)對所取的截面進行截面驗算均滿足設計要求，通過 PKPM 建模得到的撓度圖如下：（1）(恒+活)梁的絕對撓度 (mm)最大撓度值 = ，撓跨比=最大撓度 /梁跨度 = 45 / 791/2751/180。以上設計結(jié)果均滿足設計要求。 《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》(CECS 102:2022)。 長54 / 79細比：λx= ,λy= 構(gòu)件長度= 。 長細比：λx= ,λy= 構(gòu)件長度= 。 布置角度 = 0。 布置角度 = 0。 《建筑抗震設計規(guī)范》(GB 500112022)。 （滿足要求）通過 PKPM 建模得出來的結(jié)果均滿足設計要求。????20??（1）支撐平面內(nèi)： ，0ol?需要最小回轉(zhuǎn)半徑： 。42 / 79第十章 支撐設計與計算 水平支撐構(gòu)件容許長細比：根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》，中表 和表 詳見下表：幾何長度 ，容許長細比： ，????40??（1）支撐平面內(nèi)： ，02ol?需要最小回轉(zhuǎn)半徑： 。截面強度(N/mm2) : σmaxw = ≤按門式剛架規(guī)程 CECS102:2022 附錄 E 計算:下翼緣壓彎屈曲承載力降低系數(shù): χ = 垂直荷載引起的下翼緣側(cè)向彎矩: My39。??， （滿足要求）?????按規(guī)范,柱腳水平力 V (N 為柱腳垂直反力)可不設抗剪建，否則?必須設置抗剪建，故不需要設置抗剪構(gòu)件，但是為了滿足構(gòu)造要求，采用冷彎薄壁槽鋼作為抗剪鍵，截面尺寸為 ，焊條 E50。?a）懸臂板： 2211..160cMa????b）三邊支承板：，查表，得 。KNm?（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗算： ??? （滿足抗拉要求） ??180btKN??（4）端板厚度計算：a）伸臂類端板：； mb????b）兩邊支承類端板：當端板外伸時， ；????????36 / 79當端板平齊時， ；?? mbf???????故，取端板厚度 。（2）節(jié)點內(nèi)力：M= ，N=78KN，Q=85KN。a） 伸臂類端板：； mb????b） 兩邊支承類端板：當端板外伸時， ；????????當端板平齊時， ； meef? 綜上所算，取端板厚度 。（2）節(jié)點內(nèi)力：M= ，N=312KN，Q=。（1:10） ，則可不進行計算梁 1 的平面內(nèi)的穩(wěn)定。????按下式進行驗算： ， ?????????（滿足要求） （根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)第二版》中的 ）故，變截面柱平面外的整體穩(wěn)定滿足要求。B．變截面柱平面外的整體穩(wěn)定計算：29 / 79 根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》 規(guī)定進行驗算。下圖是 PKPM 的建模模型以及計算結(jié)果。?K（滿足要求） 故，腹板屈曲后的強度利用時滿足要求的。?KN（滿足要求）26 / 79（2）梁 1：腹板的高度變化= ，因此可按以750/120m/ 6/???（ ）下計算： 柱的腹板平均高度： ，????852whm??? 按不設橫向加勁肋來計算： .34